[实用新型]一种CPLD+ARM的齿轮流量计变送器

说明书

本实用新型涉及流量计变送器领域，具体的说是一种CPLD+ARM的齿轮流量计变送器。包括滤波整形单元和信号处理单元；滤波整形单元包括与齿轮流量计本体的脉冲信号输出端依次连接的光耦隔离模块和CPLD模块；信号处理单元包括与CPLD的输出端相连的STM32模块，STM32模块通过其定时器输入捕获功能捕获CPLD输出的脉冲信号并计算流量，再将流量参数转换为4‑20mA电流和RS485信号并分别通过4‑20mA电流输出模块和RS485模块进行变送输出。本实用新型克服传统流量变送器引入流量计信号误差与外界噪声干扰影响精度的缺点，能够对齿轮流量计的流量准确测量。

技术领域

本实用新型涉及流量计变送器领域，具体的说是一种CPLD+ARM的齿轮流量计变送器。

背景技术

齿轮流量计具有量程大、准确度高、标定方便等优点，被广泛应用于石油、天然气、化工等行业，但由于工作环境的影响，齿轮流量计往往会受到噪声干扰，导致其产生的脉冲信号中含有干扰信号，影响齿轮流量计脉冲信号输出的精度。由于齿轮转动时的抖动，流量计所输出的脉冲信号含有跳变误差，属于信号内部误差；不同工作环境下，外界的噪声干扰也不同，信号在传输过程中往往会受到这些噪声的影响，属于外部误差。因此，亟需解决流量计中复杂干扰信号引起的误差，提高其测量精度。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种克服传统流量变送器引入流量计信号误差与外界噪声干扰影响精度的缺点，对齿轮流量计的流量准确测量的CPLD+ARM的齿轮流量计变送器。

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种CPLD+ARM的齿轮流量计变送器，包括滤波整形单元和信号处理单元；所述滤波整形单元包括与齿轮流量计的脉冲信号输出端依次连接的光耦隔离模块和CPLD模块，光耦隔离模块用于通过对齿轮流量计的脉冲信号进行硬件滤波以去除外界误差干扰，CPLD模块用于通过对去除外界误差干扰后的脉冲信号进行软件滤波去除内部误差干扰以实现脉冲信号的整形滤波并输出为计数脉冲与方向电平；所述信号处理单元包括与CPLD的输出端相连的STM32模块，STM32模块通过其定时器输入捕获功能捕获所述CPLD输出的脉冲信号并计算流量，再将流量参数转换为4-20mA电流和RS485信号并分别通过4-20mA电流输出模块和RS485模块进行变送输出。

优选的，变送器还包括一个电源单元，电源单元与齿轮流量计的供电电源相连，并将齿轮流量计的供电电源降压后向滤波整形单元和信号处理单元供电。

优选的，所述电源单元向滤波整形单元和信号处理单元的输出电压为3.3V。

有益效果

本实用新型采用光耦隔离模块对外部干扰进行屏蔽，避免新的干扰引入误差；通过CPLD模块获取流量计脉冲信号的相位差，确定流体方向，采用状态比较法设计软件滤波，消除脉冲信号的原始误差，并输出方向电平与计数脉冲信号；以ARM为处理核心采集计数脉冲的个数和方向电平信号，将流量信号转换成标准信号并输出。实验结果表明：利用光耦隔离模块硬件和CPLD模块软件滤波能够有效减小流量计输出信号中的误差，误差在0.1%以内，适应不同粘度的液体，满足市场上对齿轮流量计变送器的需求。

附图说明

图1为本实用新型的系统整体框图；

图2为本实用新型的光耦隔离模块电路图；

图3为本实用新型的CPLD模块的滤波流程图；

图4为本实用新型的CPLD模块判定脉冲信号方向的正向脉冲信号示意图；

图5为本实用新型的CPLD模块判定脉冲信号方向的反向脉冲信号示意图；

图6为正向流动时SIG2信号在某一时刻受到干扰产生的跳变的示意图；

图7为正向流动时 SIG1与SIG2在同一时刻发生跳变的示意图；